(57)【要約】【課題】    ベルト案内面の凹凸およびインサート成型時の偏心の両方を防止し、異音や振動の発生を起こさないで、しかも、作業の煩雑さ、それによるコストアップを避けたインサート成型による軽量な軸受一体型合成樹脂プーリを提供することを目的としている。【解決手段】  ころがり軸受の外輪外周面に、インサート成型により合成樹脂プーリを固着してなる軸受一体型合成樹脂プーリにおいて、  前記合成樹脂プーリの外周面を機械加工面とした軸受一体型合成樹脂プーリによって課題の解決を図る。  さらに、外側円筒部と、内側円筒部と、前記外側円筒部と前記内側円筒部とを連結させる連結部を有し、連結部の両側面に複数の補強リブを円周方向にわたり所定の間隔で放射線状に設けた軸受一体型合成樹脂プーリが好適である。【選択図】    図１
2006083927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、
内輪と、
前記外内輪の間に介装された複数の転動体と、
からなるころがり軸受の外輪外周面に、インサート成型により合成樹脂プーリを固着してなる軸受一体型合成樹脂プーリにおいて、
前記合成樹脂プーリの外周面を機械加工面としたことを特徴とする軸受一体型合成樹脂プーリ。
【請求項２】
さらに、前記合成樹脂プーリは外側円筒部と、内側円筒部と、前記外側円筒部と前記内側円筒部とを連結する連結部とを有し、前記連結部の両側面には前記外側円筒部の半径方向強度を補強する複数の補強リブを円周方向にわたり所定の等間隔で放射線状に設けたことを特徴とする請求項１に記載の軸受一体型合成樹脂プーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受一体型合成樹脂プーリに関し、特に、自動車エンジンの補機あるいはカムシャフトを駆動するためのベルトあるいはタイミングベルト用のテンションナー、あるいはアイドラーとして、前記ベルトに所望の張力を付与するための軸受一体型合成樹脂プーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジンの補機あるいはカムシャフトを駆動するためのベルトあるいはタイミングベルトに所望の張力を付与するためのプーリとしては、軸受一体型合成樹脂プーリが広く使用されている。合成樹脂プーリは金属性プーリに比べて軽量化およびコストの低減化を図ることができるが、反面、強度的に弱いという問題がある。
【０００３】
現在使用されている軸受一体型合成樹脂プーリＰｕｚの構造としては、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、玉軸受Ｔｚと玉軸受の外周に固定された樹脂プーリ６ｚから構成されている。
【０００４】
樹脂プーリ６ｚは内周面６２０ｚが玉軸受Ｔｚの外輪１ｚに固着される内側円筒部６２ｚと、外周面６１０ｚがベルト案内面となる外側円筒部６１ｚと、内外円筒部を連結する連結部６３ｚとから一体に構成され、連結部６３ｚには外側円筒部６１ｚの半径方向の強度を補強するために所定の厚さの補強リブ６６ｚを連結部６３ｚの両面に円周方向等間隔に放射線状に設けた構造になっていて、軽量化、コスト低減化、補強に対応した形状になっている。
【０００５】
射出成型品は、成型後、表面部と内部の冷却時間の差によって表面部と内部に体積収縮時間差が生じ引けといわれている変形が部分的に生じる。プーリのベルト案内面となる外周面に引けによって凹凸等の変形が生じると、案内面として適切でない形状となり、振動や異音の原因になったり、ベルトとのスリップの問題が生じる。
【０００６】
現行のプーリは射出成型の場合の引け発生をできるだけ少なくするために内側円筒部６２ｚ、外側円筒部６１ｚ、連結部６３ｚ、補強リブ６６ｚの厚さ寸法をできるだけ近似の寸法にするなど工夫がなされている。しかし、このように工夫をしても、外周面６１０ｚの円周方向において、内方に補強リブ６６ｚの存在するところと存在しないところの外周面６１０ｚでは、変形の程度が異なって凹凸が生じてしまい、補強リブ数が増えると凹凸数が増えてしまう。これらの凹凸は小さなものであるが、この小さな凹凸でも、プーリの回転速度や、荷重が、将来益々増加する傾向にあって、現在それほど問題になっていないレベルでも、将来、振動や異音で問題になる虞がある。この引けの問題を改善する提案として、例えば、特許文献１の内容が提案されている。
【特許文献１】特開平１０-１２２３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、引けの問題に関しては、有効な対策の一つであるが、上記で述べた小さな凹凸によって生じる振動や異音の問題については言及していない。さらに、プーリの異音や振動、スリップのもう一つの原因としてインサート成型によって生じる軸受の回転中心とベルト案内面となるプーリ外周面との偏心の問題があり、この問題に関しても触れていない。
【０００８】
軸受一体型合成樹脂プーリを射出成型によって成型する場合、図６を参照しながら説明する。  
【０００９】
上型Ｕ１ｚと下型Ｌ１ｚからなる金型内の所定位置に玉軸受Ｔｚを配置し、前記金型に形成されるプーリ形状をしたキャビティＣｚに溶融樹脂を流し込むことで、軸受の外輪に樹脂プーリ６ｚが固着された軸受一体型合成樹脂プーリＰｕｚが成型される。  図６はキャビティ内に樹脂が注入された後を示している。
【００１０】
このとき金型の所定位置にころがり軸受を配置固定するのにコアピンＵ２ｚ，Ｌ２ｚを用いている。コアピンと軸受の内輪の嵌め合いは作業上、ゆるい嵌め合いにする必要があるから、すきまの分だけ軸受の内輪と成型される樹脂プーリ外周面との間に偏心が生じてしまう。この偏心は回転によって、振動や異音、スリップの原因となる。
【００１１】
また、プーリの連結部６３ｚを成型するキャビティ部６３ｚｃ及び補強リブ６６ｚを成型するキャビティ部６６ｚｃに注入された溶融樹脂が成型後に冷却された際に、キャビティ部６１ｚｃで成型された外側円筒部６１ｚの外周面６１０ｚに、引けによって小さな凹凸が発生する。この小さな凹凸も、将来、振動や異音で問題になる虞がある。
【００１２】
前述の引けから発生するベルト案内面の凹凸およびインサート成型時の偏心による問題の両方を防止するには、樹脂材料の成型加工特性の把握、精密で複雑な金型の製作、成型条件の厳密な管理などが必要になる。また、成形時の作業の煩雑さ、それによるコストと時間の増大が伴うことになる。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、樹脂材料の成型加工特性の把握、精密で複雑な金型の製作、成型条件の厳密な管理などを必要とすることなく、ベルト案内面の小さな凹凸およびインサート成型時の偏心の両方を防止し、異音や振動の発生を起こさないで、しかも、作業の煩雑さ、それによるコストアップを避けたインサート成型による軽量な軸受一体型合成樹脂プーリを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明は、
外輪と、
内輪と、
前記外内輪の間に介装された複数の転動体と、
からなるころがり軸受の外輪外周面に、インサート成型により合成樹脂プーリを固着してなる軸受一体型合成樹脂プーリにおいて、
前記合成樹脂プーリの外周面を機械加工面としたことを特徴とする軸受一体型合成樹脂プーリを提供する。
【００１５】
また、本発明は、
さらに、前記合成樹脂プーリは外側円筒部と、内側円筒部と、前記外側円筒部と前記内側円筒部とを連結させる連結部とを有し、前記連結部の両側面には前記外側円筒部の半径方向強度を補強する複数の補強リブを円周方向にわたり所定の間隔で放射線状に設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、樹脂材料の成型加工特性の把握、精密で複雑な金型の製作、成型条件の厳密な管理などを必要とすることなく、ベルト案内面の凹凸およびインサート成型時の偏心の両方を防止し、異音や振動の発生を起こさないで、しかも、作業の煩雑さ、それによるコストアップを避けたインサート成型による軽量な軸受一体型合成樹脂プーリを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係わる実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１によって本発明の実施形態１の軸受一体型合成樹脂プーリＰｕを説明する。
同図は、本実施形態の断面図を示している。
軸受一体型合成樹脂プーリＰｕは玉軸受Ｔの外輪１に合成樹脂製のプーリ６が嵌合固着されている。
【００１９】
玉軸受Ｔの外輪１は内周部に内周軌道１ａを有し、外周面には回転中心Ｘ−Ｘに対して直角な面よりも所定の角度θだけ傾いた円周溝１１を有している。
【００２０】
内輪２は、外周部に外輪の内周軌道１ａに対向する外周軌道２ａを有している。
【００２１】
ボール３は外輪の内周軌道１ａと内輪の外周軌道２ａとの間に複数個介装されて、外内輪の相対回転を許容している。
【００２２】
保持器４はボール３を保持している。
【００２３】
シール５は玉軸受Ｔの両端部において、内外輪の空間を密閉している。
【００２４】
樹脂プーリ６は外側円筒部６１と内側円筒部６２と両円筒部を連結する連結部６３からなっている。外側円筒部６１の外周面６１０がベルト案内面になっている。内側円筒部６２の内周面６２０は、外輪１の外周面と嵌合固定される。連結部６３の両側面６４は平面であり、その両側に大きな空間が設けられて、重量軽減のための逃げ部６５となっている。連結部６３の厚さは、外側円筒部の厚さとの関係で、外周面６１においてベルトに負荷が掛かりながら、ベルト案内する際に受ける荷重に対して強度を維持できる程度に選択することができる。外周面６１０は、回転中心Ｘ−Ｘを基準として、切削や砥石による研削などの機械加工面に仕上げられている。そのため。回転中心Ｘ−Ｘを基準とした外周面６１０の偏心量は小さく管理できる。特に、研削では数ミクロンの精度が確保できる。
【００２５】
内周面６２は、両端部において、内周面よりも内方に突き出た両端環状突起６２１を有していて、外輪１と樹脂プーリ６との軸方向の固着を確実にしている。また、内周面６２の軸方向の略中央部に、回転中心Ｘ−Ｘに対して所定の角度θだけ傾いた中央環状突起６２２が形成される。この中央環状突起６２２は後述するように、インサート成型時に溶融した樹脂が外輪の円周溝１１に注入された結果形成されたものであり、外輪と樹脂の線膨張係数の差によって生じる嵌合面の円周方向クリープを防止している。
【００２６】
つぎに、軸受一体型合成樹脂プーリのインサート成型に関し図２を参照しながら説明する。
【００２７】
図２は本実施形態をインサート成型する金型の部分断面図で、金型にすでに樹脂が注入されている状態を示す。
【００２８】
玉軸受Ｔが上型Ｕ１と下型Ｌ１からなり、両型間にキャビティＣを有するインサート成形金型の上部コアピン部Ｕ２，下部コアピン部Ｌ２に配置される。  溶融樹脂が注入部(図示略)から、キャビティＣ内に注入される。このキャビティＣは樹脂プーリと同一形状をしている。両コアピン部の外径寸法と内輪の内径寸法との差は作業性の面から数ミクロンから１０数ミクロンのすきまが出るように設定されている。注入されたキャビティ内の樹脂は、射出成形後に、金型に近い部分から先に冷却され、金型から遠い部分、すなわち内部が遅く冷却される。そのために成形完了後に先に冷却された部分の変形(引け)が生じる。ベルト案内面となる外周面に変形（引け）が生じるので、成形後は、偏心と、変形を持った状態になっている。樹脂プーリ６の内周面は外輪の円周溝１１に樹脂が注入されるので、中央環状突起６２２が形成されることになる。
【００２９】
図１に示す本実施形態は、射出成形後に回転中心Ｘ−Ｘを基準として、外周面を切削もしくは研削などの方法によって、前述の偏心と凹凸などの適切でない形状を修正したものである。
【００３０】
この実施形態では、射出成形後に樹脂プーリ６の外周面６１０を切削もしくは研削を施すので、引けから発生するベルト案内面の凹凸およびインサート成型時の偏心による問題の両方を防止することが出来、樹脂材料の成型加工特性の把握、精密で複雑な金型の製作、成型条件の厳密な管理などを必要としない。また、成形時の作業の煩雑さ、それによるコストと時間の増大が伴うことはない。
【００３１】
次に、変形例１を図３（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
【００３２】
図３（ａ）は本変形例の正面図を示している。図３(ｂ)は図３(ａ)の矢視Ａ−Ａの断面図を示している。
【００３３】
本変形例の軸受一体型合成樹脂プーリＰｕは外周面がベルト案内面となる外側円筒部６１と、互いに同心に設けられた内周面が軸受の外輪に固着される内側円筒部６２と、内外円筒部を連結する円環状の連結部６３とから構成されている。  連結部６３には外側円筒部６１の半径方向の強度を補強するために所定の厚さの補強リブ６６を連結部の両側面に円周方向等間隔に放射線状に複数設けた構造になっていて、軽量化、コスト低減化、補強に対応した形状になっている。補強リブ６６間は空間部６７になっていてプーリをさらに軽量にしている。連結部６３は外側円筒部６１、内側円筒部６２および連結部６３と一体に成形されている。両側面に設けてある補強リブ６６の円周方向の位置は互いに一致させている。補強リブの数は、適宜設定することが出来る。
【００３４】
本変形例の場合、成型後に外周面に生じる凹凸は、円周方向において、外周面６１０の内方に補強リブ６６があるところと無いところで変形の程度が異なるために生じる凹凸であるが、その凹凸は小さく、機械加工によって修正する時間が短くて済む。
【００３５】
なお、本変形例では、補強リブ６６は、円周方向で互いに位置を一致させているが、両側面で、適宜、位相を変えて実施してもよい。
【００３６】
樹脂プーリ６と玉軸受Ｔとのインサート成型による固着については、図２に示す方法をとることが出来る。ただし、本変形例の場合は、金型のキャビティ形状は、本変形例のプーリの形状にすることは当然のことである。また、外輪外周部とプーリ内周部との固着についても実施形態１と同一である。さらに、また、インサート成型によって、樹脂プーリと軸受を一体化した後に、プーリ外周部を研削や切削など機械加工することも実施形態と同一である。
【００３７】
なお、実施形態１と同一部位、同一符号については説明を省略している。
次に、本発明の効果を確認するために行った実験について図４を参照しながら説明する。
【００３８】
本試験に使用する試験品は、変形例１に示した軸受一体型合成樹脂プーリと同じ構造であり、本発明の実施品である。
【００３９】
樹脂プーリの外周面寸法;７０ミリ、樹脂材料;ガラス繊維強化ポリアミド６６(商品名、アミラン  ＣＭ３００６Ｇ−３０)、成型条件;前記樹脂を溶融させた状態で１００°Ｃの温度に調整された金型のキャビティ内に射出圧力１００ＭＰａで注入した。
【００４０】
溶融樹脂が冷却固化した後に成型品を取り出し、軸受の内径基準でプーリ外周面に切削加工を施し、試験品とした。
【００４１】
本試験は図４に示す試験機を用いた。この試験機は一対の回転軸にそれぞれ固定された駆動輪Ｄ１と従動輪Ｄ２との間にベルトＢを掛け渡し、このベルトＢの外周面の一部に試験プーリＴｐを荷重Ｆにより押し付ける。この試験プーリは図示しない固定部分に対し、変位自在に支持した支持軸に玉軸受Ｔの内輪を外嵌固定している。試験プーリＴｐとして、上記実施品および比較例の樹脂製プーリを組み込んで行った。試験品、比較例から１００ミリメートル離れた位置での音圧(ｄＢ)を測定した。なお、回転速度Ｓ;５０００ｒ．ｐ．ｍ／ｍｉｎ，押し付け荷重Ｆ;１２００Ｎである。音圧測定器は「ＳＯＵＮＤ  ＬＥＶＥＬ  ＭＥＴＥＲ  ＲＩＯＮ  ＮＡ−２４」である。
【００４２】
試験結果は表１のようであり、本発明の実施品は比較例１，２に比べ音圧が低い。
【００４３】
【表１】
2006083927.tif 000003
【００４４】
以上、本発明の実施品の効果を説明してきたが、本発明の樹脂プーリを構成する樹脂材
料としては、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリアミド610、ポリアミド612、芳香環を有する芳香族ポリアミド、シクロ環を有する非昌性ポリアミドの単独または複数を混合したもの、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)、フェノール樹脂を母材としてガラス繊維などの強化繊維やタルク、マイカなどのミネラル等充填剤を添加した複合材料を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態１を示す断面図である。
【図２】実施形態１のインサート成型の説明図である。
【図３】(ａ)は変形例１を示す正面図である。
【００４６】
(ｂ)は（ａ）の矢視Ａ−Ａから見た断面図である。  
【図４】本発明の効果を確認する試験機の説明図である。
【図５】(ａ)は従来例を示す正面図である。
【００４７】
（ｂ）は(ａ)の矢視Ａ−Ａから見た断面図である。
【図６】従来例のインサート成型の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ｐｕ：軸受一体型合成樹脂プーリ
Ｔ：玉軸受
１：外輪
１１：円周溝
２：内輪
３：ボール
４：保持器
５：シール
６：樹脂プーリ
６１：外側円筒部
６１０：外周面
６２：内側円筒部
６２０：内周面
６２１：両端環状突起
６２２：中央環状突起
６３：連結部
６４：両側面
６５:逃げ部
６６:補強リブ
６７:空間部
Ｕ１：上型
Ｕ２：上部コアピン部
Ｌ１：下型
Ｌ２：下部コアピン部
Ｃ：キャビティ
【図１】
2006083927.tif 000004
【図２】
2006083927.tif 000005
【図３】
2006083927.tif 000006
【図４】
2006083927.tif 000007
【図５】
2006083927.tif 000008
【図６】
2006083927.tif 000009